Kamerasysteme

Helge Moritz | Inka Krischke,

Qualitätskontrolle glänzender Oberflächen

Die Kosmetikindustrie setzt häufig Gold- und Silberprägungen zur optischen Aufwertung ihrer Produkte ein. Damit diese Aufwertung tatsächlich gelingt, ist eine optische Kontrolle vor der Auslieferung quasi obligatorisch. Aber: Die Qualitätskontrolle solcher Prägungen ist alles andere als trivial – nicht zuletzt, weil die Aufdrucke glänzen.

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Alle Kosmetikprodukte kommen in Verpackungen und manchmal auch in Umverpackungen auf den Markt – zum Beispiel in Tuben, Flaschen, Dosen oder Schachteln. Die Aufdrucke und Prägungen auf diesen Verpackungen sollen möglichst ansprechend und exklusiv sein – ein Zweck, den insbesondere Gold- und Silberprägungen erfüllen. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Qualitätskontrolle, um die Qualität der Prägungen zu gewährleisten.

Mehrere Kameras ermitteln anhand des vorhandenen Druckbildes die exakte radiale und axiale Position.

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Die Qualitätssicherung kennt im Allgemeinen nur ein positives Mess-Ergebnis, und das heißt „sehr gut“. Möglichkeiten und Abstufungen für Ausschusskriterien gibt es hingegen viele. An Merkmalen müssen Inspektionssysteme zum Beispiel die richtige Positionierung der Folie vor dem Druck, etwaige Löcher in der Folie, Abrisse und matte Stellen bewerten. Im weiteren Verlauf werden die Gold- und Silbermuster mittels Heißfolienprägeverfahren auf die Verpackung aufgebracht, woraufhin das Ergebnis erneut inspiziert werden muss: hinsichtlich der richtigen Positionierung des Drucks relativ zur Verpackung sowie hinsichtlich der Qualität des Drucks.

Wie sich diese Anforderungen in der Praxis umsetzen lassen, zeigt das Beispiel der Zusammenarbeit von Madag Printing Systems, einem Schweizer Hersteller von Stanzen und Heiß­prägemaschinen, und dem Münchner Bildverarbeitungsanbieter Signum. Die beiden Firmen haben ein 100-Prozent-Inspektionssystem für die Qualitätskontrolle von Gold- und Silberprägungen auf kosmetischen Röhrchen entwickelt:

Auf einem Rundschalttisch mit fünf Stationen werden die bereits teilbedruckten Röhrchen in der ersten Station auf Dorne aufgesetzt. Der Automat übernimmt die Aufbringung der zusätzlichen Gold- und Silberprägungen. Ein Passermarkensensor kontrolliert grob den richtigen Sitz der Röhrchen. Danach vermisst eine Flächenkamera die radiale und axiale Position des Röhrchens anhand des schon aufgebrachten Aufdruckes mit einer Genauigkeit von 10 µm. Anschließend korrigiert die Steuerung der Gesamtmaschine die Position des Röhrchens, so dass sich in der nachfolgenden Heißprägestation die Gold- und Silberprägung exakt in den bisherigen Druck integrieren lässt. Die Taktrate des Automaten liegt bei 90 Zyklen pro Minute.

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Deckel von Tages- und Nachtcreme sowie ...

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Nach der Prägung erfolgt in der letzten Station die Kontrolle des Gesamtergebnisses. Dabei werden die Röhrchen gedreht, und eine Zeilenkamera scannt den Gesamtdruck. Bei einer Objektlänge von 200 mm wird eine Auflösung von 0,1 mm pro Pixel erreicht. Beim abschließenden Vergleich des so gewonnenen Bildes vom Gesamtdruck mit einem hinterlegten Masterbild werden alle Abweichungen zum Masterbild entdeckt. Ein parametrierbarer Schwellwert trennt die „Spreu vom Weizen“.

Die passende Beleuchtung

Wie immer bei Bildverarbeitungs-Applikationen spielt die Beleuchtung eine entscheidende Rolle. Sie sorgt für den nötigen Kontrast, damit die Bildanalyse-Tools wirken können. Je nach Aufdruck-Kombination ist eine spezielle Kombination von Auflicht- und seitlicher Dunkelfeldbeleuchtung wählbar. Mit der Auflichtbeleuchtung treten die reflektierenden Anteile besonders gut hervor, während die umgebenden Aufdrucke im Hintergrund bleiben. Die Dunkelfeldbeleuchtung hat genau die umgekehrte Wirkung. Die optimale Kombination muss allerdings empirisch am jeweils aktuellen Objekt ermittelt werden.

... das Inspektionsergebnis einer fehlerhaften Prägung.

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Herausforderung Dosendeckel

Eine besondere Herausforderung stellen Deckel von Kosmetikdosen dar, insbesondere wenn sie kugelförmig abgerundet sind. Sie werden gern für ästhetische und informative Logos genutzt – beispielsweise goldglänzende Symbole wie Sonne und Mond für Tag- und Nachtcremes. Um diese für eine optische Inspektion gleichmäßig zu beleuchten, bieten sich sogenannte koaxiale Auflichtbeleuchtungen an. Hierbei wird das Licht einer LED-Flächenbeleuchtung über einen halbdurchlässigen Spiegel auf das Objekt gespiegelt. Die Kamera schaut durch den Spiegel, parallel zum Licht, auf die Deckel. Auf diese Weise „sieht“ sich die Kamera nicht selbst in den spiegelnden Logos.

Zur Inspektion wird zunächst Position und Drehlage der geprägten Symbole gemessen, um sie anschließend mit einem hinterlegtem Masterbild zu vergleichen. Abweichungen werden je nach ihrer Größe markiert: kleine Fehler blau und große rot. Was „klein“ und was „groß“ bedeuten, legt der Benutzer über einen Mehrlevel-Passwortzugang fest.

Autor: Helge Moritz ist als freier Miarbeiter für das redaktionelle Marketing bei Signum verantwortlich.

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